DE3826643A1 - Verfahren zur aufzeichnung und wiedergabe eines stehenden bildes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines stehenden Bildes, mit welchem mit einem Aufnahmegerät ein Objekt aufgenommen und das dadurch gewonnene Bild durch digitale Abtastung in digitale Bildpunkte umgesetzt und mit hoher Übertragungsrate einem Speicher zugeführt wird und mit welchem das Bild in eine Vielzahl von Zeilen zerlegt wird, in denen jeweils eine sehr große Anzahl von Bildpunkten angeordnet ist.

Ein solches Verfahren kann überall dort angewendet werden, wo Objekte oder Teile derselben nicht nur direkt, sondern auch an entfernten Orten betrachtet werden sollen. Es kann auch dann eingesetzt werden, wenn die aufgenommenen Bilder für spätere Betrachtungen elektronisch gespeichert werden. Das Verfahren ist beispielsweise bei der Untersuchung von Maschinenteilen, Rohrleitungen und Kabeln oder in der Kraftfahrzeugtechnik verwendbar. Besonders geeignet ist das Verfahren für die medizinische Untersuchung von Lebewesen mit Röntgenstrahlen oder auch mit Ultraschall. Spezielles Anwendungsgebiet ist hier die Computertomographie, für die die weiteren Ausführungen, stellvertretend für alle anderen

Anwendungsfälle, gelten.

Bei diesem bekannten Verfahren können die von einem Röntgenapparat aufgenommenen Bilder als stehende Bilder nach Digitalisierung, Abspeicherung und Rückwandlung in analoge Signale in hervorragender Qualität auf einem Bildschirm abgebildet werden. Die dabei eingesetzten Geräte sind sehr aufwendig und kostspielig. Die Monitore haben eine Matrix mit beispielsweise 2000×2000 Bildpunkten und entsprechend großem Auflösungsvermögen. Durch einen Computer, in dem die digitalen Signale gespeichert werden, ist eine sehr große Anzahl von Graustufen einstellbar. Es ist dadurch möglich, durch Aktivierung unterschiedlicher Graustufen, aufgenommene Teile, wie beispielsweise Organe, in unterschiedlichen Schichten sichtbar zu machen. Um diese Vielzahl von Bildern zu sichern und für spätere Betrachtungen verfügbar zu haben, werden sie in einem Rechner beispielsweise auch auf Bändern gespeichert. Wegen der großen Anzahl von Informationen ist die Speicherkapazität des Rechners schnell erreicht, wodurch der Einsatz dieses Verfahrens eingeschränkt wird.

Die gespeicherten Informationen können jederzeit vom Rechner abgerufen und wieder auf einem Monitor dargestellt werden. Das wird beispielsweise durchgeführt, wenn ein behandelnder Arzt sich noch einmal genaue Kenntnisse über den Behandlungsstand verschaffen will. Die erneute Darstellung der Bilder kann aber auch dann von Interesse sein, wenn ein schwieriger Fall zwischen zwei oder mehr Ärzten diskutiert werden soll, die räumlich weit voneinander entfernt sind. Es wird dabei bisher beispielsweise so vorgegangen, daß eine gewünschte Aufnahme auf dem Monitor abgebildet und mittels einer Kamera aufgenommen wird. Das Bild der Kamera kann über übliche Kanäle fernübertragen werden. Es ist jedoch im Verhältnis zum Bild des Monitors relativ ungenau, so daß damit in den meisten Fällen nicht präzise genug gearbeitet werden kann. Noch schlechter wird die Qualität der übertragenen Bilder, wenn von denselben zunächst Negativbilder angefertigt werden, die dann mittels einer Kamera fernübertragen werden. Bei der direkten Übertragung sind außerdem Monitor und Rechner blockiert und damit nicht für weitere Aufnahmen verfügbar. Die Anlage insgesamt ist so teuer, daß in der Regel keine zweite Anlage zur Verfügung steht, um diesen Nachteil auszugleichen. Ihr Einsatz ist auch aus diesem Grunde bis jetzt eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem mit beliebigen Geräten aufgenommene und in digitale Bildpunkte umgesetzte Bilder mit wenig Aufwand jederzeit und ohne Belastung der aufnehmenden Geräte an beliebige Orte übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß die Bildpunkte mittels eines Zählers in einer Vielzahl von Durchläufen mit gegenüber der zum Speicher führenden Übertragungsrate wesentlich niedrigerer Übertragungsrate Zeile für Zeile einem Computer internationaler Norm zugeführt werden, indem pro Zeile in jedem Durchlauf nur wenige aber jeweils unterschiedliche Bildpunkte erfaßt werden, bis das vollständige Bild im Computer gespeichert ist,
• - daß die Bildpunkte im Computer sortiert und so formatiert werden, daß an seinem Ausgang ein ausgewählter Teil der Bildpunkte abgreifbar ist und
• - daß an den Ausgang des Computers ein digitale Signale in analoge Signale umsetzender Wandler angeschlossen wird, an dessen Ausgang ein in üblichen Fernsehkanälen übertragbares analoges Signal zur Verfügung steht.

Mit diesem Verfahren werden Informationen erhalten, die in sehr guter Qualität mit handelsüblichen Geräten internationaler Norm verarbeitet werden können. Die Bildpunkte des vom Aufnahmegerät gelieferten Bildes werden mittels des Zählers in einer Vielzahl von Durchläufen vollständig erfaßt. Es werden dabei aus allen Zeilen des Bildes so lange unterschiedliche Bildpunkte gezählt und dem Computer zugeführt, bis der ganze Bildinhalt im Computer gespeichert ist. Von den sehr vielen, dem Computer vom Zähler gelieferten digitalen Bildpunkten des Aufnahmegeräts wird beispielsweise nur jeder zweite vom Computer an seinen Ausgang weitergegeben, so daß die dort zur Verfügung stehende Anzahl von Bildpunkten internationaler Norm entspricht. Diese Anzahl von Bildpunkten reicht für eine einwandfreie Wiedergabe der Bilder des Aufnahmegeräts auf Monitoren internationaler Norm aus. Die Auswahl der am Ausgang des Computers abgreifbaren Bildpunkte muß systematisch erfolgen.

Es wird dabei beispielsweise jeder zweite oder auch jeder dritte Bildpunkt einer Zeile zum Ausgang gegeben, ohne daß eine Lücke entsteht. Am Ausgang des an den Computer angeschlossenen Wandlers steht dann ein analoges Signal zur Verfügung, das beispielsweise der CCIR-Norm entspricht und in übliche Fernsehkabelnetze eingespeist werden kann. Da heutzutage beispielsweise in Krankenhäusern solche Fernsehkabelnetze verlegt und in allen Krankenzimmern vorhanden sind, braucht nur in jedem Krankenzimmer ein Monitor installiert zu werden. Der behandelnde Arzt kann sich dann jedes gewünschte Bild durch Knopfdruck auf den Monitor holen, um während der Visite einwandfreie Aussagen über vorangehende Untersuchungen machen zu können.

Mit diesem Verfahren ist es aber auch möglich, ohne Blockade von teuren Geräten Informationen fern zu übertragen, und zwar über vorhandene Leitungen oder Fernmeldenetze oder auch durch Funk. An den Wandler braucht dazu unter Zwischenschaltung der notwendigen Geräte nur eine Leitung, ein Netz oder eine Funkanlage angeschlossen zu werden. Die Signale können dann analog oder unter Zwischenschaltung von Modems auch digital zu fernen Orten übertragen werden. Auf diese Weise können problemlos Videokonferenzen zwischen Fachärzten über spezielle Probleme durchgeführt werden, denen auf entsprechenden Bildschirmen allen das gleiche Bild in guter Qualität vorliegt.

Mit diesem Verfahren ist es außerdem möglich, durch den Zähler nur Ausschnitte aus den vom Aufnahmegerät gelieferten Bildern zu erfassen, die dann auf einem Monitor vergrößert dargestellt werden können. Dabei wird nur ein Teil der vom Zähler gelieferten Bildpunkte vom Computer an seinen Ausgang gegeben. Für den Ausschnitt als Teil des Gesamtbildes werden dabei innerhalb der durch internationale Norm gegebenen Grenzen alle Bildpunkte lückenlos abgegriffen. Durch diese Maßnahme lassen sich besonders kritische Bereiche von aufgenommenen Teilen noch besser und übersichtlicher darstellen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 2 eine Einzelheit in vergrößerter Darstellung.

An ein Aufnahmegerät 1, beispielsweise ein Röntgengerät, ist ein elektronischer Speicher 2 angeschlossen, in dem ein vom Aufnahmegerät 1 geliefertes Bild nach digitaler Abtastung als digitale Information in Form von Bildpunkten gespeichert wird. Mit dem Speicher 2 sind ein Monitor 3 und ein Rechner 4 verbunden. An das Aufnahmegerät 1 bzw. den Speicher 2 ist außerdem ein digitaler Zähler 5 angeschlossen, der die vom Aufnahmegerät 1 gelieferten digitalen Bildpunkte zählt und einem Computer 6 zuleitet. Bei dem Computer 6 kann es sich um einen handelsüblichen Personalcomputer handeln. Die Bildpunkte des vom Aufnahmegerät 1 gelieferten Bildes werden vom Zähler 5 solange dem Computer 6 zugeführt, bis das ganze Bild bzw. der ganze Bildinhalt im Computer 6 gespeichert ist. Das geschieht beispielsweise wie folgt:

Der Zähler 5 bzw. die zugehörige Schaltung erfaßt von den Bildpunkten einer ankommenden Zeile nur eine geringe Anzahl, die im Computer 6 abgespeichert wird. Es kann sich beispielsweise um den 256. Bildpunkt, den 512. Bildpunkt, den 768 Bildpunkt usw. einer Zeile handeln. Das wird in jeder Zeile des gerade ankommenden Bildes bis zu dessen Ende gemacht. Anschließend wird wieder von vorn begonnen, indem jetzt andere Bildpunkte aus den jeweiligen Zeilen zum Computer 6 übertragen werden. Es werden dabei jetzt der 255., der 511., der 767. Bildpunkt usw. übertragen. Damit wird die Übertragungsrate, die für den Speicher 2 verwendet wird, in diesem Beispiel um den Faktor 256 herabgesetzt. Nach insgesamt 256 Durchläufen steht der vollständige digitalisierte Bildinhalt im Speicher des Computers 6. Dort werden die Bildpunkte sortiert und formatiert. Sie können zur Bildausgabe in einer beliebigen Norm in das entsprechende Bildformat umgerechnet und am Ausgang des Computers 6 abgegriffen werden.

Bei der Formatierung kann von den Bildpunkten jeder Zeile des Bildes beispielsweise jeder zweite dem Ausgang des Computers 6 aufgegeben werden. Bei einer solchen Reduzierung der Anzahl der Bildpunkte muß darauf geachtet werden, daß die Bildpunkte systematisch ausgewählt werden, damit keine Verfälschung des Bildes entsteht. Es muß sich also stets um den zweiten oder x-ten Bildpunkt einer Zeile handeln.

An den Computer 6 ist ein Wandler 7 angeschlossen, der digitale Signale in analoge Signale umsetzt. Am Ausgang des Wandlers 7 steht beispielsweise ein der CCIR-Norm entsprechendes Signal für eine Übertragung auf üblichen Fernsehkanälen zur Verfügung. Es kann sich dabei um das FBAS- Signal oder um das RGB-Signal handeln. Dadurch kann an den Wandler 7 ein Leitungsnetz angeschlossen werden, in dem übliche Fernsehsignale übertragen werden können. Das Leitungsnetz kann aus metallischen Leitern, aber auch aus Lichtwellenleitern bestehen, über die nach entsprechender Wandlung optische Signale übertragen werden. An den Wandler 7 kann beispielsweise ein durch eine strichpunktierte Linie angedeutetes Fernsehkabelnetz 8 angeschlossen werden, das in einem Krankenhaus verlegt ist. In jedem Zimmer des Krankenhauses kann ein an das Fernsehkabelnetz 8 angeschlossener Monitor 9 vorhanden sein. Auf den Monitoren 9 können alle vom Computer 6 gelieferten Bilder jederzeit dargestellt werden.

Es ist auch möglich, an den Wandler 7 mindestens einen räumlich weit entfernten Monitor 10 anzuschließen, der sich beispielsweise in einem anderen Krankenhaus befindet. Die Übertragung der Signale kann dann beispielweise über eine Leitung 11 eines Fernmeldenetzes erfolgen. Sie kann analog oder digital durchgeführt werden. Bei digitaler Übertragung sind an den Enden der Leitung 11 Modems 12 bzw. 13 eingeschaltet. Die Leitung 11 kann dabei ebenfalls metallische Leiter oder auch Lichtwellenleiter aufweisen. Sie kann zum öffentlichen Fernmeldenetz aber auch zu einem privaten Fernmeldenetz gehören.

Die Übertragung der Signale muß nicht leitungsgebunden erfolgen, sondern es kann auch eine Funkübertragung durchgeführt werden. In diesem Fall wird an den Wandler 7 über geeignete Leitungen 17 eine schematisch angedeutete Antennenanlage 18 angeschlossen.

An den Wandler 7 können auch zwei oder mehr räumlich weit auseinander liegende Standorte mit geeigneten Empfängern für die Signale des Computers 6 bzw. des Wandlers 7 angeschlossen werden. Den dort aufgestellten Monitoren steht allen das gleiche Bild zur Verfügung, so daß auf einfache Weise Videokonferenzen durchgeführt werden können. In allen geschilderten Fällen bleibt die zentrale Anlage mit Aufnahmegerät 1, Speicher 2, Monitor 3 und Rechner 4 unbeeinflußt.

Das gilt auch für den Fall, daß vom Computer 6 nur Ausschnitte aus den vom Aufnahmegerät 1 aufgenommenen Bildern erfaßt werden sollen. Die Ausschnitte können dabei an beliebiger Stelle des Bildes herausgegriffen werden. Der Computer 6 kann für einen Ausschnitt alle vom Zähler 5 gelieferten Bildpunkte lückenlos an seinem Ausgang zur Verfügung stellen, wenn mit der Anzahl der Bildpunkte die Zeilenbreite von Monitoren internationaler Norm eingehalten wird. So ist es entsprechend Fig. 2 beispielsweise möglich, daß der Computer 6 aus einem vom Aufnahmegerät 1 gelieferten Bild, das den Monitor 3 ganz ausfüllt, nur die Bildpunkte eines zentralen Ausschnitts 14 an seinem Ausgang liefert. Der so erfaßte Ausschnitt 14 kann nach Wandlung durch den Wandler 7 dann vergrößert auf einem an denselben angeschlossenen Monitor 15 dargestellt werden. Es lassen sich dadurch unter Umständen noch mehr Einzelheiten eines aufgenommenen Bildes erkennen.

Die im Computer 6 gespeicherten Bildpunkte können jederzeit abgerufen werden, ohne daß die zentrale Anlage mit dem Speicher 2 beeinträchtigt wird. Wenn über lange Zeit sehr viele Bilder gespeichert werden sollen, dann können an den Computer 6 auch weitere Computer 16 bzw. Rechner internationaler Norm angeschlossen werden, mit denen eine preiswerte und jederzeit verfügbare Speicherung möglich ist. Auch dann wird die teure zentrale Anlage mit Speicher 2, Monitor 3 und Rechner 4 nicht beeinträchtigt. Sie kann vielmehr jederzeit zu neuen Aufnahmen verwendet werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines stehenden Bildes, mit welchem mit einem Aufnahmegerät ein Objekt aufgenommen und das dadurch gewonnene Bild durch digitale Abtastung in digitale Bildpunkte umgesetzt und mit hoher Übertragungsrate einem Speicher zugeführt wird und mit welchem das Bild in eine Vielzahl von Zeilen zerlegt wird, in denen jeweils eine sehr große Anzahl von Bildpunkten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Bildpunkte mittels eines Zählers (5) in einer Vielzahl von Durchläufen mit gegenüber der zum Speicher führenden Übertragungsrate wesentlich niedrigerer Übertragungsrate Zeile für Zeile einem Computer (6) internationaler Norm zugeführt werden, indem pro Zeile in jedem Durchlauf nur wenige aber jeweils unterschliedliche Bildpunkte erfaßt werden, bis das vollständige Bild im Computer (6) gespeichert ist,
• - daß die Bildpunkte im Computer (6) sortiert und so formatiert werden, daß an seinem Ausgang ein ausgewählter Teil der Bildpunkte abgreifbar ist und
• - daß an den Ausgang des Computers (6) ein digitale Signale in analoge Signale umsetzender Wandler (7) angeschlossen wird, an dessen Ausgang ein in üblichen Fernsehkanälen übertragbares analoges Signal zur Verfügung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Computers (6) eine Anzahl von Bildpunkten pro Zeile zugeführt wird, die einem ganzzahligen Teiler der vom Zähler (5) erfaßten Bildpunkte entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Computers (6) jeder zweite der vom Zähler (5) erfaßten Bildpunkte pro Zeile zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Computers (6) die einem Ausschnitt des vom Aufnahmegerät (1) gelieferten Bildes entsprechenden Bildpunkte lückenlos zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ausschnitt bildenden Bildpunkte auf einem an den Wandler (7) angeschlossenen Monitor (15) vergrößert abgebildet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Aufnahmegerät (1), Zähler (5), Computer (6) und Wandler (7) bestehende Anordnung in einem Krankenhaus installiert wird und daß an den Wandler (7) ein in dem Krankenhaus vorhandenes Leitungsnetz angeschlossen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die aus Aufnahmegerät (1), Zähler (5), Computer (6) und Wandler (7) bestehende Anordnung räumlich entfernte Stationen, insbesondere Krankenhäuser, über ein Fernmeldenetz angeschlossen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Computer (6) weitere Computer (16) oder Rechner zur Speicherung der Bildpunkte angeschlossen werden.